Opublikował szereg prac poświęconych historii Polski w XIX w. (zwłaszcza podręcznik akademicki: Historia Polski 1795–1918), Rosji i relacjom polsko-rosyjskim (Imperium korupcji, Polacy w służbie Moskali), jak również dziejom Krakowa. W serii Dzieje Krakowa jest autorem dwóch ostatnich tomów, omawiających historię Krakowa w okresie okupacji niemieckiej i w okresie powojennym. Osobne miejsce w twórczości krakowskiego historyka zajmują prace z dziejów najnowszych Polski. W 2019 roku ukazała się książka Zwrotnice dziejów. Alternatywne historie Polski będąca rozmową Chwalby z Wojciechem Harpulą. Książka ma charakter historical fiction i przedstawia alternatywne dzieje Polski. W 2021 roku ukazała się kolejna książka Chwalby i Harpuli Polska–Rosja. Historia obsesji, obsesja historii.